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一建矿业工程知识点:岩石的基本力学性质与质量评价

2015-02-12 07:39  来源:来源于网络  字体:  打印

 一建特色畅学班 讲练相结合

  岩石的基本力学性质与质量评价

  (一)岩石基本力学性质

  1.岩石的压缩变形与破坏特性

  岩石是一种地质材料,完整的岩石有较高的承载能力。一般岩石中含有大小不同的结构性缺陷(节理等)与裂隙,这是影响岩石变形和承载能力的重要因素。

  岩石是一种脆性材料,破坏前的变形相对很小,破坏迅速,而且压、拉强度相差很大。岩石的压缩变形伴随有裂隙开裂的过程,因此破裂声响不断,并最终形成断裂。由于有裂隙张开,岩石在变形过程中有体积膨胀现象,它称为扩容。围压(约束作用)对岩石性质有重要影响,随围压的提高,岩石的脆性减小、峰值强度和残余强度提高。

  岩石在断裂的瞬间,其压缩过程中所积蓄的能量会突然释放,造成岩石爆裂和冲击荷载,这是地下岩爆等突发性灾害的基本原因。

  2.岩石破坏与岩石承载能力

  岩石断裂强度破坏后剩下有残余强度。围压和约束作用对残余强度的高低有重要关系,在较高围压作用下,岩石甚至不出现软化现象。对破坏面(或节理面)的约束,可以保持岩体具有一定的承载能力,因此充分利用岩石承载能力是地下岩石工程的重要原则。

  (二)节理的影响和岩体力学特性

  岩体内存在有节理面(弱面)是影响岩体力学性质的重要因素。节理面的影响因素包括节理面本身的(强度、变形、结构形式等)性质、节理面的分布(密度和朝向)等因素决定。

  节理面是岩体的弱结构,节理对岩体力学性质的影响与节理面的朝向有关,在不利朝向时,节理的存在会降低岩石强度、降低变形模量,形成岩体变形和强度的各向异性。

  节理面的抗剪强度可以用库仑准则表示。节理面抗剪强度的因素包括节理面的接触形式、剪胀角大小、节理面粗糙度以及节理面充填情况(充填度、充填材料性质、干燥和风化程度)等。

  (三)岩石质量评价

  1.岩石质量评价的作用

  地下工程稳定与岩石强度、节理裂隙的发育情况、地下水影响等很多因素有关。岩石质量评价就是利用一些重要而容易获得的参数,针对岩石赋存条件,评价其影响性大小的方法。岩石质量评价还是岩石工程分类的一项基本依据。

  2.岩石质量评价的一些重要参数和方法

  (1)岩石单轴抗压强度和普氏系数

  岩石单轴抗压强度是评价岩石质量的基本参数。一般采用饱和状态的岩石单轴抗压强度值作为评价参数。在现场,岩石单轴抗压强度可采用点荷载方法获得。

  普氏系数由俄国人普氏提出,全称为岩石坚固性系数,其实质还是岩石单轴抗压强度。它形式简单,原来可用以评价岩石多方面特性。目前在我国的一些行业或地区仍有较大影响。

  (3)岩石质量指标(RQD)

  国际流行的岩石质量指标是根据钻孔取芯的结果,来评价岩石质量。

  (四)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB 50086-2001的围岩工程分类方法

  围岩工程分类是一种结合理论分析的经验性总结,可通过对比现场实际条件,直接指导地下岩石工程设计、施工。国家标准《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB 50086-2001的岩石工程分类是根据岩石结构的基本类型、岩石质量参数和工程条件等三方面指标,进行评价分类的方法,其中:

  1.岩石结构的基本类型

  岩石基本类型指由岩体结构决定的类型,包括有整体状结构、块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构等形式。

  2.岩石质量参数

  岩石质量参数主要是岩石单轴抗压强度,也可以采用点荷载试验值、围岩纵波速、岩体完整性系数等参数。

责任编辑:亮亮

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